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[摘 要]近年来,随着公路工程建设的发展,公路地基是公路建设的基础,在一定程度上决定着整个公路建设工程的质量。时常会遇到又深又厚的土壤构成的软土地基,如果直接在这种地质上面修道路,则会发生整体下沉或者局部下沉,导致路面的质量下降。地基建设中如何对软土地基进行处理,关系到整个地基建设的成败,是地基建设的关键点。笔者根据公路路基实际处理经验,探讨了软土地基施工的的处理措施。
[关键词]公路工程;施工;软土地基;措施
中图分类号:U416.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)37-0145-02
前言
随着高等级公路建设的飞速发展,设计速度的提高,对线形指标的选用也随之提高,从而不可避免地带来公路路基穿过软土地区的情况。在软土地基上建造建筑物或是进行路基施工,都要求对软土地基进行处理。其处理的目的主要是改善地基土的工程性质,达到满足建筑物对地基稳定和变形的要求。处理好软地基对提高工程进度、保证工程质量都有重要影响。
一、软土地基概述
(一)软土地基
《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》对软土的定义为滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土地基的特点是强度低、固结慢、变形大;在软土地基上修筑高等级公路最突出的问题是稳定与沉降变形。软土地基对道路还有一种影响,即其含水量较大不能达到较好的压实要求和其它技术标准。
(二)处理软土地基的目的
在修建公路时,碰上软土地基段,一定要本着科学的态度对不符合承载力要求的路段进行处理,从而保证整个公路工程的质量。由于各路段的地质特性不同,路基的原始高度也存在差异,因此,对软土地基进行处理时,采用的方法和技术也要有所区分。通过使用换填、夯实、排水、挤密、胶结等办法对地基进行处理后,地基的工程特性得到一定程度的改善,最终实现理想的效果。具体目标有:(1)提高了地基的抗剪强度;(2)降低了地基的压缩性;(3)改善了地基的渗透性。
(三)软土地基的危害
软土的天然特性对软土路基来说,主要会产生以下两方面的危害:1)软土地基的强度较低,稳定性也比较差,一旦路堤或者路面实际荷载超过软土地基的抗剪强度承受范围,软土地基就会发生部分或者整体剪切破坏,导致路堤出现塌方或者桥台被破坏的现象;2)软土地基的流变性明显。当路面或者外部荷载过大,软体地基就会因为承受巨大的压力而发生沉降变形,道路的使用就会受到影响。特别是发生的沉降不均匀或者面积过大时,道路就会因受到破坏发生开裂,导致整体地基失衡,失去稳定性,从而出现桥头跳车、路面沉陷等危害,影响到整个路段的使用。
二、软土地区对路基的基本要求
(一)路基的稳定性
在天然的软土路基上修筑路堤,当路堤填筑高度超过极限高度(极限高度的大小取决于路基的特性及填料的性质,通常为3~5m)时,则必须对路堤或路基采取加固措施,才能保证路堤的安全填筑和安全使用。
路基的沉降
(二)软土地基的路堤,及时满足稳定性要求,不发生滑塌,但施工过程中以致填筑完成后,由于软土压缩性大,软土地基在路堤自重的作用下也会产生沉降,这种沉降在相当长的时间内持续,对路面的纵横断面产生影响,难以保证其平整性,引起路面结构的破坏。
三、常用软土地基处理方法
(一)强夯法
强夯法也称为动力固结法或者是动力压实法。这种方法主要是将重锤提高到一定高度后让其自由落下,反复重复该动作实现对地基的夯实,从而使地基的强度不断的提高,并且使顶级的压缩性得到有效的降低。一般情况下,强夯法简单的运用于对砂石和碎石的地基处理,现在也广泛运用于施工过程中对施工方法和排水条件的改善,并且逐渐运用到细粒土地基处理中。强夯法的操作方法简单,而且具有较好的加固效果,同时具有适用土类广、设备简单、操作简便、节省劳力以及节约材料等优点,并且在当前的施工中得到了广泛的运用。
(二)表层處理法
表层排水法是在路基填筑前,在地面开挖沟,以排除地表水,同时降低地基表层的含水量,确保施工机械能够运作于施工平台。为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用,常用透水性良好的砂砾回填。
(三)砂垫层法
砂垫层法是在软土地基顶面铺设厚度为0.6~1.0 m 的砂垫层作为软土层固结所需要的上部排水层,以加速沉降的发展,缩短固结过程的方法。
(四)抛石挤淤法
即在路基底部抛投一定数量的片石,将淤泥挤出基底范围,以提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便。主要适用于常年积水的洼地,排水困难,泥炭呈流动状态,厚度较薄,表层无硬壳,片石能沉底的泥沼或厚度为3~4 m 的软土。
四、案例分析
(一)工程概况
某公路工程为一级公路,路基宽度为22.5m,全长11.834km,双向四车道,计算行车速度100km/h,荷载等级为汽车-超20级,挂车-120。
地貌路线所经地段地势低洼平缓,大部分为池塘,属滨海冲积平原。本区为暖温带半湿润季风气候区,主要特征为一年四季分明,冬冷夏热温差大。
地下水为第四系孔隙潜水,主要靠地表水补给。水位埋深较浅,地下水及地表水对混凝土具有结晶类及结晶分解复合类强腐蚀。
(二)公路软基处理施工工艺
对于淤泥层厚度较小的路段:施工准备→测量放样→排水→清淤→铺筑第一层土工格栅→山皮土填筑→铺筑第二层土工格栅→填筑第一层改良土→铺筑第三层土工格栅→填筑第二层改良土。
对于盐池,池中淤泥较厚,且水位较高路段:施工准备→测量放样→抛石挤淤→碾压→铺筑土工格栅→填改良土→碾压→检查验收 (三)公路软基处理施工组织设计
因本施工路段经过水塘地段,我部拟按设计要求采用排水、清淤、片石填筑、换填改良土、铺设经编土工格栅等方法进行软土路基处理工作。
1.排水清淤。积水较少地段直接采取抽水措施将积水抽排干净,待水抽干后,用挖掘机配合湿地推土机清除底部淤泥,清至出现原状土为止。淤泥清除后放至指定地点,清淤经监理工程师验收后,按设计规定材料进行回填。
清淤完成后及时恢复中线,用白灰弹出片石填筑的内外边线,经监理工程师同意后,方可进行片石填筑。
2.片石填筑。材料:片石抗压强度不应低于30MPa,片石中部厚度不应小于15cm。
试验段:正式施工前,在现场选取200m路段作为试验段先行施工,以检验施工方法及工艺流程、施工机械的配置组合、石料回填时机及厚度、碾压遍数等技术指标。施工完毕报监理批准后,再依照试验段经验展开大面积施工。
片石填筑的方法:填筑前先测量,用白灰弹出内外边线,在施工中严格控制碎石嵌挤的施工厚度和平整度,采用震动压路机和三轮压路机碾压,确保压实度。
(1)片石用自卸汽车运至施工地点。采用推土机推平,平地机精平,确保厚度和平整度,采用震动压路机和三轮压路机碾压,确保压实度。片石填宽要超出设计宽度30cm以上,为下步工序做好准备;
(2)分层填筑时,按水平分层,先低后高,根据现场情况先中央后两侧式卸料,并用推土机推平,碾压层厚度控制在50cm;
(3)片石顶部在碾压时应采用碎石屑等细料进行找平然后以50T以上(激振力+自重)的重型压路机进行碾压,至轮迹小于8mm为止,其上填筑路基土。片石弯沉检验待改良土第一步完成后进行;
(4)片石填筑后及时进行削坡(改良土及石灰土填筑完毕后也及时削坡)。
3.换填改良土。改良土拟采用集中场拌,用稳定土拌和机拌和。
材料:石灰;土;改良土检测。强度试验。
正式施工前,在现场选取200m路段作为试验段先行施工,以检验施工方法及工艺流程、施工机械的配置组合、上料方法及数量控制、松铺系数等技术指标。施工完毕报监理批准后,再依照试验段经验展开大面积施工。
路基填筑时原则上采用分层摊铺(但可考虑经监理批准的其他方法)、压实,如含水量过大,采用翻晒法,再用推土机粗平、平地机细平;含水量过小,则应先加水闷土,再运输、摊铺、找平。总之使其达到最佳含水量±2%以内的要求,再碾压成活。
摊铺时超过每层路堤的设计宽度30cm,压实宽度不小于设计宽度,压实厚度按规范要求控制在:90区20±2cm,93区20±2cm,95区20±1cm的范围内,连接构造物路堤处加强碾压。
(四)公路软基处理监测技术
软土地基路堤设计与施工所需要的一些重要参数及测试方法如下:
1.地表和土体的竖向位移。地表的竖向位移采用沉降板观测,对于成层软土应采用分层沉降标进行土体竖向变形观测。
2.土的侧向位移。地表的侧向位移可用设在坡角的边桩进行观测,上体内部的侧向位移观测应采用测斜仪。土体侧向变形是控制路堤填筑速率的重要参数。
(五)公路软基处理质检
在设计中虽然采用了合理的地基處理方案,但由于施工管理不善,造成地基处理失败或未达到预期效果的工程也不少见,因此,软基处理施工必须确保施工质量,科学地做好施工组织设计,加强工地技术管理,严格按照有关操作规程实施,认真做好工程质量检查和验收工作。
五、结语
综上所述,公路施工工程一直都在我国国民经济发展过程中起到了十分重要的作用,并且拥有十分重要的地位,保证公路施工质量要求我们必须要保证软土地基质量,当软土地基出现质量问题时就要求我们对其进行处理。在具体施工过程中,我们应注意,各种软土路基处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点。同时,由于工程地质条件千变万化,各个道路工程路基条件差别很大,具体道路工程对路基的要求也不同,而且机具材料等条件也会因工作部门不同、地区不同而有较大的差别。因此,对每一个道路工程的分析,应从路基条件、处理要求、施工工艺、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑,以确定合适的路基处理方法。
参考文献
[1] 肖文,杨波,刘利,等.公路水泥砼路面破损原因及其维修整治设计[J].重庆交通学院学报,2007,(2).
[2] 伍高建,晋会丽.粉喷桩处理软土地基施工过程中的质量控制[J].科学之友,2007,(8).
[2] 宋久斌,孙圆圆,李艳芳.关于浅表层软土地基的处理方法[J].内蒙古科技与经济,2009,(24).
[关键词]公路工程;施工;软土地基;措施
中图分类号:U416.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)37-0145-02
前言
随着高等级公路建设的飞速发展,设计速度的提高,对线形指标的选用也随之提高,从而不可避免地带来公路路基穿过软土地区的情况。在软土地基上建造建筑物或是进行路基施工,都要求对软土地基进行处理。其处理的目的主要是改善地基土的工程性质,达到满足建筑物对地基稳定和变形的要求。处理好软地基对提高工程进度、保证工程质量都有重要影响。
一、软土地基概述
(一)软土地基
《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》对软土的定义为滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土地基的特点是强度低、固结慢、变形大;在软土地基上修筑高等级公路最突出的问题是稳定与沉降变形。软土地基对道路还有一种影响,即其含水量较大不能达到较好的压实要求和其它技术标准。
(二)处理软土地基的目的
在修建公路时,碰上软土地基段,一定要本着科学的态度对不符合承载力要求的路段进行处理,从而保证整个公路工程的质量。由于各路段的地质特性不同,路基的原始高度也存在差异,因此,对软土地基进行处理时,采用的方法和技术也要有所区分。通过使用换填、夯实、排水、挤密、胶结等办法对地基进行处理后,地基的工程特性得到一定程度的改善,最终实现理想的效果。具体目标有:(1)提高了地基的抗剪强度;(2)降低了地基的压缩性;(3)改善了地基的渗透性。
(三)软土地基的危害
软土的天然特性对软土路基来说,主要会产生以下两方面的危害:1)软土地基的强度较低,稳定性也比较差,一旦路堤或者路面实际荷载超过软土地基的抗剪强度承受范围,软土地基就会发生部分或者整体剪切破坏,导致路堤出现塌方或者桥台被破坏的现象;2)软土地基的流变性明显。当路面或者外部荷载过大,软体地基就会因为承受巨大的压力而发生沉降变形,道路的使用就会受到影响。特别是发生的沉降不均匀或者面积过大时,道路就会因受到破坏发生开裂,导致整体地基失衡,失去稳定性,从而出现桥头跳车、路面沉陷等危害,影响到整个路段的使用。
二、软土地区对路基的基本要求
(一)路基的稳定性
在天然的软土路基上修筑路堤,当路堤填筑高度超过极限高度(极限高度的大小取决于路基的特性及填料的性质,通常为3~5m)时,则必须对路堤或路基采取加固措施,才能保证路堤的安全填筑和安全使用。
路基的沉降
(二)软土地基的路堤,及时满足稳定性要求,不发生滑塌,但施工过程中以致填筑完成后,由于软土压缩性大,软土地基在路堤自重的作用下也会产生沉降,这种沉降在相当长的时间内持续,对路面的纵横断面产生影响,难以保证其平整性,引起路面结构的破坏。
三、常用软土地基处理方法
(一)强夯法
强夯法也称为动力固结法或者是动力压实法。这种方法主要是将重锤提高到一定高度后让其自由落下,反复重复该动作实现对地基的夯实,从而使地基的强度不断的提高,并且使顶级的压缩性得到有效的降低。一般情况下,强夯法简单的运用于对砂石和碎石的地基处理,现在也广泛运用于施工过程中对施工方法和排水条件的改善,并且逐渐运用到细粒土地基处理中。强夯法的操作方法简单,而且具有较好的加固效果,同时具有适用土类广、设备简单、操作简便、节省劳力以及节约材料等优点,并且在当前的施工中得到了广泛的运用。
(二)表层處理法
表层排水法是在路基填筑前,在地面开挖沟,以排除地表水,同时降低地基表层的含水量,确保施工机械能够运作于施工平台。为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用,常用透水性良好的砂砾回填。
(三)砂垫层法
砂垫层法是在软土地基顶面铺设厚度为0.6~1.0 m 的砂垫层作为软土层固结所需要的上部排水层,以加速沉降的发展,缩短固结过程的方法。
(四)抛石挤淤法
即在路基底部抛投一定数量的片石,将淤泥挤出基底范围,以提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便。主要适用于常年积水的洼地,排水困难,泥炭呈流动状态,厚度较薄,表层无硬壳,片石能沉底的泥沼或厚度为3~4 m 的软土。
四、案例分析
(一)工程概况
某公路工程为一级公路,路基宽度为22.5m,全长11.834km,双向四车道,计算行车速度100km/h,荷载等级为汽车-超20级,挂车-120。
地貌路线所经地段地势低洼平缓,大部分为池塘,属滨海冲积平原。本区为暖温带半湿润季风气候区,主要特征为一年四季分明,冬冷夏热温差大。
地下水为第四系孔隙潜水,主要靠地表水补给。水位埋深较浅,地下水及地表水对混凝土具有结晶类及结晶分解复合类强腐蚀。
(二)公路软基处理施工工艺
对于淤泥层厚度较小的路段:施工准备→测量放样→排水→清淤→铺筑第一层土工格栅→山皮土填筑→铺筑第二层土工格栅→填筑第一层改良土→铺筑第三层土工格栅→填筑第二层改良土。
对于盐池,池中淤泥较厚,且水位较高路段:施工准备→测量放样→抛石挤淤→碾压→铺筑土工格栅→填改良土→碾压→检查验收 (三)公路软基处理施工组织设计
因本施工路段经过水塘地段,我部拟按设计要求采用排水、清淤、片石填筑、换填改良土、铺设经编土工格栅等方法进行软土路基处理工作。
1.排水清淤。积水较少地段直接采取抽水措施将积水抽排干净,待水抽干后,用挖掘机配合湿地推土机清除底部淤泥,清至出现原状土为止。淤泥清除后放至指定地点,清淤经监理工程师验收后,按设计规定材料进行回填。
清淤完成后及时恢复中线,用白灰弹出片石填筑的内外边线,经监理工程师同意后,方可进行片石填筑。
2.片石填筑。材料:片石抗压强度不应低于30MPa,片石中部厚度不应小于15cm。
试验段:正式施工前,在现场选取200m路段作为试验段先行施工,以检验施工方法及工艺流程、施工机械的配置组合、石料回填时机及厚度、碾压遍数等技术指标。施工完毕报监理批准后,再依照试验段经验展开大面积施工。
片石填筑的方法:填筑前先测量,用白灰弹出内外边线,在施工中严格控制碎石嵌挤的施工厚度和平整度,采用震动压路机和三轮压路机碾压,确保压实度。
(1)片石用自卸汽车运至施工地点。采用推土机推平,平地机精平,确保厚度和平整度,采用震动压路机和三轮压路机碾压,确保压实度。片石填宽要超出设计宽度30cm以上,为下步工序做好准备;
(2)分层填筑时,按水平分层,先低后高,根据现场情况先中央后两侧式卸料,并用推土机推平,碾压层厚度控制在50cm;
(3)片石顶部在碾压时应采用碎石屑等细料进行找平然后以50T以上(激振力+自重)的重型压路机进行碾压,至轮迹小于8mm为止,其上填筑路基土。片石弯沉检验待改良土第一步完成后进行;
(4)片石填筑后及时进行削坡(改良土及石灰土填筑完毕后也及时削坡)。
3.换填改良土。改良土拟采用集中场拌,用稳定土拌和机拌和。
材料:石灰;土;改良土检测。强度试验。
正式施工前,在现场选取200m路段作为试验段先行施工,以检验施工方法及工艺流程、施工机械的配置组合、上料方法及数量控制、松铺系数等技术指标。施工完毕报监理批准后,再依照试验段经验展开大面积施工。
路基填筑时原则上采用分层摊铺(但可考虑经监理批准的其他方法)、压实,如含水量过大,采用翻晒法,再用推土机粗平、平地机细平;含水量过小,则应先加水闷土,再运输、摊铺、找平。总之使其达到最佳含水量±2%以内的要求,再碾压成活。
摊铺时超过每层路堤的设计宽度30cm,压实宽度不小于设计宽度,压实厚度按规范要求控制在:90区20±2cm,93区20±2cm,95区20±1cm的范围内,连接构造物路堤处加强碾压。
(四)公路软基处理监测技术
软土地基路堤设计与施工所需要的一些重要参数及测试方法如下:
1.地表和土体的竖向位移。地表的竖向位移采用沉降板观测,对于成层软土应采用分层沉降标进行土体竖向变形观测。
2.土的侧向位移。地表的侧向位移可用设在坡角的边桩进行观测,上体内部的侧向位移观测应采用测斜仪。土体侧向变形是控制路堤填筑速率的重要参数。
(五)公路软基处理质检
在设计中虽然采用了合理的地基處理方案,但由于施工管理不善,造成地基处理失败或未达到预期效果的工程也不少见,因此,软基处理施工必须确保施工质量,科学地做好施工组织设计,加强工地技术管理,严格按照有关操作规程实施,认真做好工程质量检查和验收工作。
五、结语
综上所述,公路施工工程一直都在我国国民经济发展过程中起到了十分重要的作用,并且拥有十分重要的地位,保证公路施工质量要求我们必须要保证软土地基质量,当软土地基出现质量问题时就要求我们对其进行处理。在具体施工过程中,我们应注意,各种软土路基处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点。同时,由于工程地质条件千变万化,各个道路工程路基条件差别很大,具体道路工程对路基的要求也不同,而且机具材料等条件也会因工作部门不同、地区不同而有较大的差别。因此,对每一个道路工程的分析,应从路基条件、处理要求、施工工艺、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑,以确定合适的路基处理方法。
参考文献
[1] 肖文,杨波,刘利,等.公路水泥砼路面破损原因及其维修整治设计[J].重庆交通学院学报,2007,(2).
[2] 伍高建,晋会丽.粉喷桩处理软土地基施工过程中的质量控制[J].科学之友,2007,(8).
[2] 宋久斌,孙圆圆,李艳芳.关于浅表层软土地基的处理方法[J].内蒙古科技与经济,2009,(24).